代码收藏家 STM32基本定时器原理详解笔记
stm32基本定时器学习
写于2024/8/15 晚
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在F1系列中，一个有三种定时器，分为基本定时器，通用定时器，高级定时器
三种定时器的区别为
1.1基本定时器简介
1.1.1 特性
TIM6/TIM7为F103系列的基本定时器
1.2 基本框图
1.2.1 基本定时器时钟源
基本定时器可以分为三部分，第一部分为定时器时钟源，我手上的板子是正点原子的战舰开发板，可以看到图中内核框图，TIM6与TIM7是挂载在图中APB1总线上，而APB1总线最高频率为36Mhz，那么TIM6与TIM7是不是最高频率也为36Mhz呢？
答案并不是，通过时钟树我们可以看到，虽然TIM6TIM7都挂载在最高时钟频率为36Mhz的APB1总线上，但如果APB1分频器不为1分频，那么TIM6TIM7的时钟频率乘2，也就是72Mhz。
1.2.2 基本定时器触发控制器
控制器除了控制定时器复位、使能、计数等功能之外，还可以用于触发 DAC 转换。
1.2.3 基本定时器时基单元
从图上可以看到，时基单元由三部分组成
其中预分频寄存器(TIMx_PSC)与自动重装载寄存器(TIMx_ARR)具有影子寄存器，影子寄存器是实际起作用的寄存器，当计数器寄存器(TIMx_CNT)需要进行重装载时，是将自动重装载寄存器(TIMx_ARR)的影子寄存器的值重装载进自身内。该寄存器不能直接访问，需要通过修改自动重装载寄存器，等到一次更新事件后，才会将新的重装载值载入到影子寄存器中，这才真正的修改了重装载数值。
从图中可以看出，预分频寄存器(TIMx_PSC)和自动重装载寄存器(TIMx_ARR)都具有影子寄存器。不同点在于自动重载寄存器是否具有缓冲作用还受到 ARPE 位的控制，当该位置 0 时，ARR 寄存器不进行缓冲，我们写入新的 ARR值时，该值会马上被写入 ARR 影子寄存器中，从而直接生效；当该位置 1 时，ARR 寄存器进行缓冲，我们写入新的 ARR 值时，该值不会马上被写入 ARR 影子寄存器中，而是要等到更新事件发生才会被写入 ARR 影子寄存器，这时才生效。预分频器寄存器则没有这样相关的控制位，这就是它们不同点。
值得注意的是，更新事件的产生有两种情况，一是由软件产生，将 TIMx_EGR 寄存器的位UG 置 1，产生更新事件后，硬件会自动将 UG 位清零。二是由硬件产生，满足以下条件即可：计数器的值等于自动重装载寄存器影子寄存器的值。下面来讨论一下硬件更新事件。基本定时器的计数器（CNT）是一个递增的计数器，当寄存器（TIMx_CR1）的 CEN 位置1，即使能定时器，每来一个 CK_CNT 脉冲，TIMx_CNT 的值就会递增加 1。当 TIMx_CNT 值与 TIMx_ARR 的设定值相等时，TIMx_CNT 的值就会被自动清零并且会生成更新事件（如果开启相应的功能，就会产生 DMA 请求、产生中断信号或者触发 DAC 同步电路），然后下一个CK_CNT 脉冲到来，TIMx_CNT 的值就会递增加 1，如此循环。在此过程中，TIMx_CNT 等于TIMx_ARR 时，我们称之为定时器溢出，因为是递增计数，故而又称为定时器上溢。定时器溢出就伴随着更新事件的发生。
1.3 STM32定时器计数模式与溢出条件
STM32定时器一共有三种计数模式
| 计数模式 | 溢出条件 |
|---|---|
| 递增计数模式 | CNT==ARR |
| 递减计数模式 | CNT==0 |
| 中心对齐模式 | CNT==ARR-1、CNT==1 |
1.4 基本定时器寄存器
1.4.1 控制寄存器 1（TIMx_CR1）
1.4.2 DMA/中断使能寄存器（TIMx_DIER）
1.4.3 状态寄存器（TIMx_SR）
该寄存器位 0（UIF）是中断更新的标志位，当发生中断时由硬件置 1，然后就会执行中断服务函数，需要软件去清零，所以我们必须在中断服务函数里把该位清零。如果中断到来后，不把该位清零，那么系统就会一直进入中断服务函数，这显然不是我们想要的。
1.4.4 计数器寄存器（TIMx_CNT）
该寄存器位[15:0]就是计数器的实时的计数值。
1.4.5预分频寄存器（TIMx_PSC）
该寄存器是 TIM6/TIM7 的预分频寄存器，比如我们要 7200 分频，就往该寄存器写入 7199。注意这是 16 位的寄存器，写入的数值范围是 0 到 65535，分频系数范围：1 到 65536。
1.4.6 自动重载寄存器（TIMx_ARR）
该寄存器可以由 APRE 位设置是否进行缓冲。计数器的值会和 ARR 寄存器影子寄存器进行比较，当两者相等，定时器就会溢出，从而发生更新事件，如果打开更新中断，还会发生更新中断。
1.5 定时器溢出时间计算公式
1.6 通过定时器中断点亮LED灯
LED.c
#include "./BSP/TIMER/timer.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
TIM_HandleTypeDef g_timer_handle;
void timer_init(uint16_t psc,uint16_t arr)
{
g_timer_handle.Instance =TIM6;
g_timer_handle.Init.Prescaler = psc;
g_timer_handle.Init.Period = arr;
HAL_TIM_Base_Init(&g_timer_handle); //初始化定时器参数
HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_timer_handle); //使能更新中断和计时器计数
}
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim) //在MSP函数中设置优先级和时钟
{
if(htim -> Instance == TIM6)
{
__HAL_RCC_TIM6_CLK_ENABLE();
HAL_NVIC_SetPriority(TIM6_IRQn,2,2);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM6_IRQn);
}
}
void TIM6_IRQHandler(void) //初始化中断函数
{
HAL_TIM_IRQHandler(&g_timer_handle);
}
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim -> Instance == TIM6)
{
LED0_TOGGLE(); //在中断回调函数中设置LED0翻转
}
}
main.c
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/TIMER/timer.h"
int main(void)
{
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟,72M */
delay_init(72); /* 初始化延时函数 */
led_init(); /* 初始化LED */
timer_init(1199,4999); /* 设置定时器计时500ms */
while(1)
{
delay_ms(500); //主函数只需要初始化定时器，具体功能在中断函数中实现
}
}
作者：dianfu233
